Физико-химические методы предотвращения самовозгорания отвалов

Организационно-технические профилактические мероприятия по предупреждению самовозгорания породных отвалов

Лекции 14, 15. ТЕХНОЛОГИИ И ОБОРУДОВАНИЕ СНИЖЕНИЯ ВРЕДНЫХ ВЫБРОСОВ ПОРОДНЫМ КОМПЛЕКСОМ

План

14.1 Организационно-технические профилактические мероприятия по предупреждению самовозгорания породных отвалов

14.2 Физико-химические методы предотвращения самовозгорания отвалов

14.2.1 Послойное формирование отвалов

14.2.2 Применение ингибиторов-антипирогенов

14.3 Технологические схемы формирования, профилактики самовозгорания и тушения породных отвалов

Основные направления предупреждения и ликвидации отрицательного воздействия породных отвалов обеспечиваются комплексом мероприятий, направленных на выполнение требований в отношении охраны ОПС, действующего законодательства, санитарно-гигиенических норм и правил, противопожарных нормативов, местных экологических условий и ограничений.

Эксплуатация действующих породных отвалов, а также их тушение и разборка осуществляется по специальным проектам или разделам проектов строительства (реконструкции) шахт, обогатительных фабрик и паспорту породного отвала, которые содержат:

- профилактические мероприятия по предупреждению самовозгорания;

- технологии тушения и разборки;

- методы по обеспечению устойчивости при эксплуатации, тушении и разборке;

- технологические схемы рекультивации.

Разборкой породных отвалов должны решаться задачи рационального использования земельных ресурсов и оптимального размещения производственных объектов угольных шахт и обогатительных фабрик. Рекультивация породных отвалов относится к мероприятиям восстановительного характера, направленным на устранение последствий воздействия горных работ на окружающую природную среду, и рассматривается как основное направление восстановления народнохозяйственной ценности нарушенных земель и улучшения условий окружающей природной среды.

Профилактика опасности самовозгорания отвалов предусматривает следующие организационно-технические мероприятия: сокращение количества породы, выдаваемой на поверхность из шахты; максимальное уменьшение содержания горючих веществ в горной массе, поступающей в отвал; обеспечение контроля теплового состояния отвалов; совершенствование породного хозяйства на поверхности шахт; создание благоприятных условий для рассеивания теплоты, образующейся при окислении; ограничение притока кислорода к окисляющимся поверхностям; снижение активности углистого вещества.

Количество породы, получаемой в шахте, определяется различными факторами, характеризующими способ производства горных работ при подземной добыче угля.

При проведении горных выработок породу частично или полностью можно оставлять в шахте, размещая её в раскосках (проведение выработок широким забоем); в нижней или верхней частях лав, примыкающих к выработкам; в скважинах, пробуриваемых в стенках выработок. В ряде случаев возможно проведение выработок без подрывки боковых пород. Организация породного хозяйства шахты, базирующегося на этих способах оставления породы, имеет важное преимущество по сравнению с закладкой выработанного пространства очистных забоев, так как порода подготавливается и размещается в непосредственной близости от основных мест получения её в шахте, что снижает, а в некоторых случаях устраняет материальные и трудовые затраты на её перевозку от мест получения к местам размещения. Кроме того, сохраняется возможность разработки угольных пластов с управлением кровлей полным обрушением. С оставлением породы на шахтах можно проводить 13-16 % выработок.

Максимальное извлечение углистого вещества из горной массы должно осуществляться с помощью технологии обогащения на различных стадиях добычи, транспортировки и погрузки в транспортные средства, применения новых технических средств дополнительной выборки угля из породы. При этом для уменьшения количества углистого вещества в отвалах непосредственно в шахтах необходимо, во-первых, снижать потери угля при проведении выработок по смешанным забоям, а при буровзрывном способе рекомендуется только раздельная выемка угля и породы; во-вторых, применять рациональные паспорта крепления, позволяющие уменьшить объём ремонтных работ в выработках с выдачей на-гора породы и угля; в-третьих, организовывать отборку крупных кусков породы, движущихся по конвейерной ленте вместе с углем.

Совершенствование породного хозяйства на поверхности шахт осуществляется в направлениях увеличения пропускной способности породных комплексов, перехода на отвалы плоской формы, централизации породных комплексов отдельных шахт. Объединение породных хозяйств угольных шахт с целью создания крупных механизированных отвалов плоской формы наиболее полно отвечает условиям безопасного отвалообразования самовозгорающихся пород, а также является экономически выгодным.

Актуальность перехода на отвалы плоской формы объясняется следующими причинами. Общеизвестно, что отвалы возгораются под действием двух групп факторов:

- генетических (наличие углистого вещества в теле отвала);

- внешних, под которыми понимают форму, геометрические параметры отвала, а также другие способствующие факторы.

Пути снижения воздействия генетических факторов рассмотрены выше.

Внешние факторы определяются технологией отвалообразования. Основные из них (форма и параметры отвала) оказывают влияние на:

- перераспределение горючих веществ, как на поверхности, так и в теле породного отвала;

- воздухопроницаемость складируемой массы пород;

- изменение воздухопроницаемости пород по высоте (их сегрегацию).

Опыт показывает, что наиболее благоприятные условия для самовозгорания складываются на терриконах (конических отвалах) и хребтовидных отвалах. На открытом пространстве при достаточной воздухопроницаемости отвала активность углистых веществ возрастает. Поэтому первой задачей, решаемой для предупреждения самовозгорания отвалов, является снижение их воздухопроницаемости, а второй - уменьшение химической активности отвальной массы. Обе задачи решаются геометрическими, гравитационными и физико-химическими методами. К геометрическим методам предотвращения самовозгорания отвалов относятся:

а) придание отвалу плоской формы (благодаря чему резко уменьшается сегрегация);

б) ликвидация резких переходов в угловых и краевых частях отвала (наиболее благоприятна овальная или круглая форма);

в) уменьшение угла откоса с 38° до 25° верхней части отвала (верхней трети склона), что снижает влияние ветра.